Nanokompozit fotokatalizör destekli uv/persülfat prosesi ile antibiyotik giderimi
Removal of antibiotics by a nanocomposite photocatalyst-assisted uv/persulfate process
- Tez No: 1022016
- Danışmanlar: PROF. DR. SENEM YAZICI GÜVENÇ, DOÇ. DR. PARIA EGHBALI TOULAROUD
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, metal içermeyen karbon bazlı nanokompozit fotokatalizörlerin kullanıldığı sülfat radikali bazlı ileri oksidasyon prosesleri (SR-İOP) ile su ortamından oksitetrasiklin (OTC) giderimi araştırılmıştır. Fotokatalizör olarak mezogözenekli grafitik karbon nitrür (mpg-C3N4), karbon kuantum noktaları (CQD) ve nanokompozit fotokatalizör mpg-C3N4/CQD kullanılmıştır. Bu fotokatalizörlerin persülfatın (PS) fotokatalitik aktivasyonu üzerine etkileri incelenmiştir. Sentezlenen fotokatalizörlerin karakterizasyon çalışmaları X-Işını Kırınımı (XRD), Brunauer-Emmett-Teller (BET), Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR), Yüksek Çözünürlüklü Geçirimli Elektron Mikroskobu (HR-TEM), Fotolüminesans (PL), UV-Görünür Işık Difüz Reflektans Spektroskopisi (UV-Vis DRS) ve X-Işını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) analizleri ile doğrulanırken, kompozit fotokatalizörün gelişmiş yük ayrışması ve transferi elektrokimyasal analizler ile belirlenmiştir. Nanokompozit fotokatalizör destekli UV/Persülfat prosesinin işletme parametreleri Cevap Yüzey Yöntemi (CYY) ve Box-Behnken Tasarımı (BBT) kullanılarak modellenmiş ve optimize edilmiştir. Prosesin bağımsız değişkenleri olarak katalizör dozu, PS dozu, pH ve reaksiyon süresi seçilmiş ve OTC giderim verimi bağımlı değişken olarak tanımlanmıştır. İşletme parametrelerinin birbirleri ile etkileşimlerini ortaya koymak için varyans analizleri yapılmış ve OTC giderim verimlerinin tahmin edilmesi için ikinci dereceden kuadratik model geliştirilmiştir. Sayısal analiz sonucunda, maksimum OTC giderimi (%98,7) için optimum şartlar 0,14 g/L mpg-C3N4/CQD, 0,11 g/L PS, pH 3,4 ve reaksiyon süresi 57,8 dk olarak tespit edilmiştir. Bu koşullar altında gerçekleştirilen validasyon deneyleri ile OTC giderim verimi %98,7 olarak elde edilirken, kimyasal oksijen ihtiyacında (KOİ) giderim verimi %50 olmuştur. Optimize koşullarda gerçekleştirilen scavenger (radikal kısıtlayıcı) analizleri ile singlet oksijen (1O2), boşluk (h+) ve süperoksitin (O2• ̵) birincil aktif türler olduğu belirlenmiştir. Ayrıca doğrusal tarama voltametresi (LSV), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS), Mott-Schottky (M-S) analizleri ile PS'nin fotokatalitik aktivasyon mekanizması ve elektron-boşluk (e--h+) transfer süreçleri detaylı olarak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, mpg-C3N4/CQD nanokompozit fotokatalizörün UV/Persülfat prosesesi ile antibiyotik giderimi için yüksek verimli, çevre dostu ve sürdürülebilir bir alternatif olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, the removal of oxytetracycline (OTC) from aquatic environments was investigated using sulfate radical-based advanced oxidation processes (SR-AOP) with metal-free carbon-based nanocomposite photocatalysts. Mesoporous graphitic carbon nitride (mpg-C3N4), carbon quantum dots (CQDs), and the nanocomposite photocatalyst mpg-C3N4/CQD were used as photocatalysts. The effects of these photocatalysts on the photocatalytic activation of persulfate (PS) were examined. While the characterization of the synthesized photocatalysts was confirmed by X-ray Diffraction (XRD), Brunauer-Emmett-Teller (BET), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), High-Resolution Transmission Electron Microscopy (HR-TEM), Photoluminescence (PL), UV-Vis Diffuse Reflectance Spectroscopy (UV-Vis DRS), and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) analyses, the enhanced charge separation and transfer of the composite photocatalyst were determined by electrochemical analyses. The operating parameters of a nanocomposite photocatalyst-assisted UV/Persulfate process were modeled and optimized using Response Surface Methodology (RSM) and Box-Behnken Design (BBD). Catalyst dose, PS dose, pH, and reaction time were selected as the independent variables of the process, and OTC removal efficiency was defined as the dependent variable. Analysis of variance was performed to reveal the interactions between the operating parameters, and a second-order quadratic model was developed to estimate OTC removal efficiencies. As a result of the numerical analysis, the optimum conditions for maximum OTC removal (98.7%) were determined as 0.14 g/L mpg-C3N4/CQD, 0.11 g/L PS, pH 3.4, and a reaction time of 57.8 min. Through the validation experiments conducted under these conditions, the OTC removal efficiency was obtained as 98.7%, while the chemical oxygen demand (COD) removal efficiency was 50%. Through scavenger analyses conducted under optimized conditions, singlet oxygen (1O2), hole (h+), and superoxide (O2• ̵) were determined to be the primary active species. Furthermore, the photocatalytic activation mechanism of PS and electron-hole (e--h+) transfer processes were examined in detail using linear scan voltammetry (LSV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and Mott-Schottky (M-S) analyses. The results show that mpg-C3N4/CQD nanocomposite photocatalyst is a highly efficient, environmentally friendly, and sustainable alternative for antibiotic removal via UV/Persulfate process.
Benzer Tezler
- g-C3N4 destekli bimetalik sülfür nanokompozitlerinin fotokatalitik H2 üretiminin incelenmesi
Investigation of photocatalytic H2 production of g-C3N4 supported bimetallic sulfide nanocomposites
SERPİL KİSBET
- Mermer tozu ile hazırlanan nanokompozitlerin antimikrobiyal etkilerinin araştırılması
Research on the antimicrobial effects of nanocomposites prepared by marble powder
GÖZDE KOŞARSOY
- Atıksularda kirletici tayini ve giderimi için nanokompozit materyallerin geliştirilmesi
Development of nanocomposite materials for thedetermination and removal of pollutants in wastewater
FULYA SÜTÇÜ GÜNEY
Doktora
Türkçe
2025
Çevre MühendisliğiErciyes ÜniversitesiÇevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OKTAY ÖZKAN
DOÇ. DR. ERKAN YILMAZ
- Grafen katkılı nanokompozit fotokatalizörlerin üretimi, karakterizasyonu, termal, fotokatalitik, antibakteriyel ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Production and characterization of graphane doped nanocomposite photocatalyst, investigation of their thermal, antibacterial, photocatalytic activities and mechanical properties
DERYA BİRHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA TEKİN
- Metal katkılı TiO₂-grafen aerojel nanokompozit malzemelerin sentezi ve Karakterizasyonu, fotokatalitik aktiviteleri ve fotokorozyonu
Metal doped TiO₂-graphene aerogel nanocomposite materials synthesis and characterization, photocatalytic activities and photocorrosion
FATMA SEMA ÖZPEKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DERYA TEKİN